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局域網拓撲結構
鎖定
- 中文名
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局域網拓撲結構
- 外文名
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local area network topology
- 概 念
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局域網內傳輸介質將各種設備互聯的物理佈局
- 類 型
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星型、總線、環型、混合型等
- 應 用
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搭建工作站環境等
- 所屬領域
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計算機科學技術
局域網拓撲結構簡介
局域網（ Local Area Network，
LAN）是一種私有網絡，一般存在於一座建築物內。局域網被廣泛用來連接
個人計算機和消費類
電子設備，使它們能夠
共享資源（比如服務器、打印機）和交換信息。當局域網被用於公司時，就稱為
企業網（Enterprise Network）。
[2]
局域網一般分為
有線局域網和
無線局域網兩種。有線局域網使用了各種不同的傳輸技術。它們大多使用銅線作為傳輸介質，但也有一些使用光纖。通常情況下，有線局域網的運行速率在100
Mbit/s～l Gbit/s之間，延遲很低（
微秒或納秒級），而且很少發生錯誤。較新的局域網甚至可以工作在高達10 Gbit/s的速率下。
[2]
常見的局域網拓撲結構可以劃分為：總線型、環形、星形。其餘的一些拓撲結構多是從這三種結構衍生或組合而來的。
[3]
局域網拓撲結構總線型結構
圖1
總線型結構採用一條單根的通信線路（總線）作為公共的
傳輸通道，所有的結點都通過相應的接口直接連接到總線上，並通過總線進行
數據傳輸。例如，在一根電纜上連接了組成網絡的計算機或其他共享設備，如圖1所示。由於單根電纜僅支持一種信道，因此連接在電纜上的計算機和其他共享設備共享電纜的所有容量。連接在總線上的設備越多，
網絡發送和
接收數據就越慢。
[4]
總線型網絡使用廣播式
傳輸技術，總線上的所有結點都可以發送數據到總線上，數據沿總線傳播。但是，由於所有結點共享同一條
公共通道，所以在任何時候只允許一個站點發送數據。當一個結點發送數據，並在總線上傳播時，數據可以被總線上的其他所有結點接收。各站點在接收數據後，分析目的
物理地址再決定是否接收該數據。粗、細同軸電纜以太網就是這種結構的典型代表。
[4]
局域網拓撲結構總線型結構特點
（1）結構簡單、靈活，易於擴展；共享能力強，便於廣播式傳輸。
[4]
（2）網絡響應速度快，但負荷重時性能迅速下降；局部站點故障不影響整體，可靠性較高。但是，總線出現故障，則將影響整個網絡。
[4]
局域網拓撲結構總線型結構優點
（1）佈線容易、電纜用量小
總線型網絡中的節點都連接在一個公共的通信介質上，所以需要的電纜長度短，減少了安裝費用，易於佈線和維護。
[1]
（2）可靠性高
（3）易於擴充
在總線型網絡中，如果要增加長度，可通過中繼器加上一個附加段；如果需要增加新節點，只需要在總線的任何點將其接入。
[1]
（4）易於安裝
總線型網絡的安裝比較簡單，對
技術要求不是很高。
[1]
局域網拓撲結構總線型結構缺性
（1）故障診斷困難
雖然
總線型拓撲結構簡單，可靠性高，但故障檢測卻不容易。因為具有總線型拓撲結構的網絡不是
集中控制，故障檢測需要在網上各個節點進行。
[1]
對於介質的故障，不能簡單地撤銷某工作站，這樣會切斷整段網絡。通信介質或中間某一接口點出現故障，整個網絡隨即癱瘓。
[1]
（3）中繼器配置
在總線的幹線基礎上擴充時，可利用中繼器，需要重新設置，包括電纜長度的裁剪，
終端匹配器的調整等。
[1]
（4）終端必須是智能的
因為接在總線上的節點有
介質訪問控制功能，因此終端必須是智能的，這將增加站點的硬件和軟件費用。
[1]
局域網拓撲結構總線型結構標準及網絡範例
採用總線形結構的典型網絡主要有為10BASE -5、10BASE -2等。
[5]
局域網拓撲結構環狀結構
圖2
環狀結構中，各個工作站的地位相同，它們相互順序連接，構成一個封閉的環，數據在環中可以是單向或是雙向傳送。
環形拓撲結構簡單，傳輸延時確定，但是環中的每一個站點與連接站點之間的
通信線路都會成為網絡可靠性的瓶頸，環中的任意一個站點出現通信故障，都會造成
網絡癱瘓，如圖2所示。
[4]
局域網拓撲結構環狀結構特點
（1）在環狀網絡中，各工作站間無主從關係，結構簡單：
信息流在網絡中沿環
單向傳遞，延遲固定，
實時性較好。
[4]
（2）兩個結點之間僅有唯一的路徑，簡化了路徑選擇，但
可擴充性差。
[4]
（3）可靠性差，任何線路或結點的故障，都有可能引起全網故障，且
故障檢測困難。
[4]
局域網拓撲結構環狀結構優點
（1）電纜長度短
環形拓撲結構所需的電纜長度與總線型相當，但比星形要短。
[1]
（2）適用於光纖
光纖
傳輸速度高，環形拓撲結構網絡是
單向傳輸，十分適用於光纖通信介質。如果在環形拓撲網絡中把光纖作為
通信介質，將大大提高網絡的速度和加強抗干擾的能力。
[1]
（3）無差錯傳輸
由於採用點到點
通信鏈路，被傳輸的信號在每一節點上再生，因此，傳輸信息
誤碼率可減到最少。
[1]
局域網拓撲結構環狀結構缺點
（1）可靠性差
在環上傳輸數據是通過接在環上的每個
中繼器完成的，所以任何兩個節點間的電纜或者中繼器故障都會導致全網故障。
[1]
因為環上的任一點出現故障都會引起全網的故障，所以很難對故障進行定位。
[1]
（3）調整網絡比較困難。
要調整網絡中的配置，例如擴大或縮小，都是比較困難的。
[1]
局域網拓撲結構環狀結構標準及網絡範例
典型標準：IEEE802.5（Token - Ring）、IEEE802.8（FDDI）。
[5]
網絡範例：
IBM Token - Ring。
[5]
局域網拓撲結構星狀結構
圖3 星狀結構
星狀結構的每個結點都由一條
點對點鏈路與中心結點（公用中心交換設備，如交換機、
集線器等）相連，如圖3所示。星狀網絡中的一個結點如果向另一個結點發送數據，首先將
數據發送到中央設備，然後由中央設備將
數據轉發到目標結點。信息的傳輸是通過中心結點的
存儲轉發技術實現的，並且只能通過中心結點與其他結點通信。星狀網絡是局域網中最常用的拓撲結構。
[4]
局域網拓撲結構星狀結構優點
（1）容易實現
它所採用的
傳輸介質一般都是採用通用的
雙絞線，這種傳輸介質相對來説比較便宜，如正品
超五類雙絞線每米也僅1.5元左右，而
同軸電纜最便宜的約2.00元一米，光纜更不用説了。
[4]
（2）可靠性高
在星形
拓撲的結構中，每個連接只與一個設備相連，因此，單個連接的故障隻影響一個設備，不會影響全網。
[4]
（3）故障診斷容易
如果網絡中的節點或者通信介質出現問題，只會影響到該節點或者通信介質相連的節點，不會涉及整個網絡，從而比較容易判斷故障的位置。
[4]
（4）節點擴展、移動方便
節點擴展時只需要從集線器或交換機等集中設備中拉
一條線即可，而要移動一個節點只需要把相應節點設備移到新節點即可，而不會像
環形網絡那樣“牽一髮而動全身”。
[4]
這一點可以從最新的1000Mbps到
10G以太網接入速度看出。
[4]
局域網拓撲結構星狀結構缺點
（1）對中央節點的依賴性強
星形拓撲結構網絡中的外圍節點對中央節點的依賴性強，如果中央節點出現故障，則全部網絡不能正常工作。
[4]
（2）結構的確定在於其採用廣播信息傳送方式
採用這種方式，任何一個節點發送信息在整個網中的節點都可以收到，這在網絡方面存在一定的安全隱患，但這在局域網中使用影響不大。
[4]
局域網拓撲結構星狀結構標準及網絡範例
現有的採用星形結構的網絡主要有10BASE -T、
100BASE -T等。
[5]
局域網拓撲結構樹狀結構
圖4 樹狀結構
樹狀結構（也稱星狀總線拓撲結構）是從總線型和星狀結構演變來的。網絡中的結點設備都連接到一個
中央設備（如
集線器）上，但並不是所有的結點都
直接連接到中央設備，大多數的結點首先連接到一個次級設備，次級設備再與中央設備連接。
[4]
樹狀結構有兩種類型，一種是由
總線型拓撲結構派生出來的，它由多條總線連接而成；另一種是星狀結構的變種，各結點按一定的層次連接起來，形狀像一棵倒置的樹，故得名樹狀結構。在樹狀結構的頂端有一個
根結點，它帶有分支，每個分支還可以再帶子分支。
[4]
（1）易於擴展，故障易隔離，可靠性高；電纜成本高。
[4]
（2）對根結點的
依賴性大，一旦根結點出現故障，將導致全網不能工作。
[4]
局域網拓撲結構網狀結構
圖5 網狀結構
網狀結構中，各個工作站連成一個網狀結構，沒有主機，也不分層次，通信功能分散在組成網絡的各個工作站中，是一種分佈式的
控制結構。它具有較高的可靠性，
資源共享方便，但線路複雜，
網絡管理也較為困難，一般在
廣域網中才採用這種拓撲結構。
[4]
（1）可靠性高；結構複雜，不易管理和維護；線路成本高；適用於大型廣域網。
[4]
（2）因為有多條路徑，所以可以選擇最佳路徑，減少
時延，改善流量分配，提高網絡性能，但
路徑選擇比較複雜。
[4]
局域網拓撲結構混合型結構
混合型結構是由以上幾種拓撲結構混合而成的，如環星狀結構，它是
令牌環網和
FDDI網常用的結構。再如總線型和星狀的
混合結構等。
[4]
局域網拓撲結構混合型結構優點
（1）應用相當廣泛
這主要是因它解決了星形和總線型拓撲結構的不足，滿足了大公司組網的實際需求。
[4]
（2）擴展相當靈活
（3）速度較快
因為其
骨幹網採用高速的同軸電纜或光纜，所以整個網絡在速度上應不受太多的限制。
[4]
局域網拓撲結構混合型結構缺點
（1）較難維護
這主要是因為受到總線型網絡拓撲結構的制約，如果總線斷，則整個網絡也就癱瘓了，但是如果是分支
網段出了故障，則仍不影響整個網絡的正常運作。另外，整個網絡非常複雜，維護起來不容易。
[4]
（2）支持用户有限
同樣具有總線型
網絡結構的網絡速率會隨着用户的增多而下降的弱點。
[4]
（3）節點數量有限
由於仍採用廣播式的
消息傳送方式，所以在總線長度和節點數量上也會受到限制，不過在局域網中不存在太大的問題。
[4]
- 參考資料
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1.
王靈霞，劉永純編著．網管員典藏書架 網絡管理與運維實戰寶典[M]．北京：中國鐵道出版社，2016.07
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2.
陳健，金志權，許健主編；張權，張建兵副主編．計算機網絡基礎教程：中國鐵道出版社，2015.07：第4頁
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3.
羅瓊主編；楊微副主編；盧青華，張莉娜，袁麗娜，陳孝如參編．計算機科學導論：北京郵電大學出版社，2016.08：第134頁
-
4.
麗平主編．大學計算機基礎[M]．北京：中國鐵道出版社，2014.08
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5.
張洪明等主編．大學計算機基礎：雲南大學出版社，2015.06：第196頁
圖1
圖2
圖3 星狀結構
圖4 樹狀結構
圖5 網狀結構
